JPH06500667A - 光子誘導可変容量効果素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光子誘導可変容量効果素子 本発明は、一般的に半導体素子、特にＰ／Ｎ接合の光電特性を利用した半導体素 子に関し、そして更に特定すれば、Ｐ／Ｎ接合の空乏領域の光子誘導（ｐｈｏｔ ｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）が伝導スレシホルド以下の可変容量効果を生じる 、光子誘導可変容量効果素子を対象としたものである。

発明の背景 情報信号の光学伝送システムは、固有の利点を享受し、その結果近年このような システムが太幅に増加してしする。光学システムは、可視光に非常に近い搬送波 周波数を用し）てＶするので（赤外線および紫外線も用いてＩ／する。）、使用 可能なスペクトルを使いきってしまう恐れがないように、かなり広し）帯域変調 技術を用いることがある。実際、振幅増幅（ＡＭ）は、可視光スペクトルにおい て搬送波信号を用し）て実施することが容易なため、選択されている技術である 。車にＬＥＤ（発光ダイオード）を介して電流を変化させるのみで、光エネルギ の直接振幅変調を生成するのである。

加えて、光学システムは、外部ＲＦ（無線周波数）伝送の干渉、および核爆発の 電磁衝撃に比較的影響されなｌ／１ものである。結果的に、優れた信号対ノイズ 比性能を有する高速通信（ｓ　ｉｇｎａ　ｌ　ｉｎｇ）が得られる。

もちろん、データおよび音声伝送用に光学システムを用いる場合、一般的に固体 導波媒体の制約を受ける。これらの導波管は、光フアイバケーブルの形状を取り 、望ましい光学的品質（高透過性、高屈折率等）を有する合成材料から製造され ている。光エネルギは、光フアイバケーブルによって効果的に取り込まれ、そし てこのようなケーブル構造体のネットワークによって、比較的短い距離を案内さ れる。

光ファイバに対するこの制約は、ＬＡＮ　（ローカルエリアネットワーク）のよ うな一般的なコンピュータデータネットワークにおいては完全に受け入れること ができるが、より長い距離にわたる伝送では、光ファイバに頼ることが実用的で ないことが頻繁に起こる（必要なケーブル長、好ましくない地形、耐震性を確保 する要望等）。光フアイバケーブルを用いず空中を伝送させるマイクロ波周波数 は、短距離および二地点間の用途には、信頼性がある。陸上の移動環境において 音声およびデータを通信装置に伝送するためには、より低い周波数のＲＦ傷信号 ほとんど例外なく用いられている。

可視光スペクトル内の搬送波周波数から、より低いＲＦ周波数への遷移が必要な ために、そしてより低い周波数の通信スペクトルにおいてＦＭ（周波数変調）が 支持されてＡＭ変調が一般的に排除されているため、ＡＭ変調された光エネルギ をＦＭ変調されたＲＦ搬送波に変換するための種々の方法が考案されている。Ｆ Ｍ変調無線信号は、伝送された信号情報の保全性を保存することに関して、ＡＭ 変調無線信号よりも、次の２つの理由で勝っている。第１に、ＦＭシステムは、 自然のおよび人工の電磁ノイズ（振幅が変化する）に対する本質的な耐性（ｉｍ ｍｕ　ｎ　ｉ　ｔ　ｙ）を有しており、第２に、ＦＭ信号の捕獲効果が、より高 い通信の信頼性をもたらすのである。ＡＭからＦＭに変換するもつとも一般的な 技術は、フォトトランジスタ検出器回路を用いて光波内に含まれている情報を復 調すること、そして次に電圧制御発振器（ｖＣＯ）の周波数決定素子を形成する バラクタ−ダイオードに上記検出器の出力を印加して、ＦＭ信号を生成すること を伴うものである。

このような変換回路を用いると、光フアイバネットワークとＲＦネットワークと を用いている通信システムに、複雑さと費用とを、増加させることになる。した がって、ＡＭ変調光エネルギのＦＭ変調ＲＦ信号への変換を簡素化する方法に対 する必要性が生じている。

発明の概要 上述の必要性は、少なくとも１つのＰ／Ｎ接合と、接合動作点が実質的に平衡に ある時、所定の幅を有する、関連する空乏領域から成り、前記接合は入射光子を 受信するように構成されかつ配置されている半導体素子によって満足される。

入射した光子は、空乏領域の幅を変調して光子誘導可変容量効果を生じる一方、 動作点は実質的に平衡近くに維持されている。

図面の簡単な説明 第１ａ図は、平衡におけるＰ／Ｎ接合周囲の空乏領域を図示する。

第１ｂ囚は、平衡における接合間の静電電位を示す。

第１ｃ図は、平衡におけるＰ／Ｎ接合のエネルギバンド図である。

第２ａ図は、空乏領域幅に対する入射光の効果の図である。

第２ｂ図は、入射光に応答した静電電位の減少を示す。

第２ｃ図は、衝突する光子に晒されたＰ／Ｎ接合に対するエネルギバンド図であ る。

第３ａ図は、入射光子強度および入射ＲＦ電圧における変化による、ガリウム砒 素Ｐ／Ｎ接合の動作点のシフトを示す。

第３ｂ図は、小信号入射ＲＦ電圧による、自己バイアスＰＳＶＣＥ素子の動作領 域を示す。

第３Ｃ図は、通常信号入射ＲＦ電圧による、自己バイアスＰＳＶＣＥ素子の動作 領域を示す。

第３ｄ図は、大信号入射ＲＦ電圧による、外部バイアスＰＳＶＣＨの動作領域を 図示する。

第４図は、ｖＣＯにおける周波数決定素子としての本発明のＰＳＶＣＥ素子を示 す。

第５ａ図は、典型的なＰＳＶＣＥ受容体素子パッケージを示す。

第５ｂ図はＰＳＶＣＥ素子光ファイバ連結終端パッケージの図である。

第５ｃｒＭは、第５ｂ図の素子に対する概略シンボルである。

第６ａ図は、典型的なＰＳＶＣＥ断路（ｉｓｏｌａｔｏｒ）素子パッケージの図 である。および 第６ｂ図は、第６ａ図の素子に対する概略シンボルである。

好適な実施例の説明 Ｐ／Ｎ接合は、それぞれドナー不純物（Ｎ−型半導体を形成するための）および アクセプタ不純物（Ｐ−型半導体を形成するための）の添加によって、「ドープ 」された真性半導体材料の２つの部分の間の境界において、形成するものである 。ドナー不純物は、真性材料の結晶構造に自由電子を「与えて」、負の電荷キャ リア過剰、すなわちＮ−型材料としての特性を作り出す。アクセプタ不純唆を使 用すると、通常は電子がある結晶格子に「ホール」を結果的に生じ、そして、ホ ールは正の電荷キャリアとして考えられるので、この種の材料をＰ−ｆｆｉと名 付けている。

第１ａ図は、平衡におけるＰ／Ｎ接合を図示したもので、全体的に番号１００で 示しである。接合自体は、Ｎ−型材料（１０２）からＰ−型材料（１０１）の部 分を分ける実線によって示されている。よく知られているように、図では破線で 示された、輻Ｗの遷移領域（１０３）が、その物質間の物理的境界を包囲してい る。この遷移領域は、接合を取り囲む隣接領域が再結合のために電荷キャリアが 実際上欠如しているので、時として空乏領域と呼ばれている。Ｐ−型およびＮ− 型材料にて始まる導体（１０４）が、解放接点にて終わっている様子が示され、 外部からこの素子に電圧を印加していないことを示している。

当該技術ではよく知られているように、接合の平衡状態を維持するのに必要な電 位差が生じる。この電位差を、内部拡散電位または接触電位と呼び、第１ｂ図で はｖｏとして示されている。これは、電荷キャリアが接合を横切る際に克服しな くてはならない静電電位である。

第１ｃ図は、平衡における接合に対するエネルギバンド図である。Ｐ−型材料に 対して、価電子帯エネルギレベル（Ｅｖｐ）は、伝導帯エネルギレベル（ＥＣ， ）より、フェルミレベル（Ｅ、、）に大幅に近い。もちろん、Ｐ−型材料内の導 電帯において自由電子を見つけることは期待できないであろう。

接合のＮ側では、逆の状況が得られる。伝導帯エネルギレベＪｌ／（Ｅｅ、）は 、価電子帯エネルギレベル（Ｅ□）より、フェルミレベル（Ｅ６）に大幅に近く 、伝導帯における自由電子の高い確率を示している。接合の反対側の伝導帯エネ ルギレベルは、ｑｖｏだけ離されており、ここでｑは１つの電子の電荷であり、 ｖｏは内部拡散電位である。

第２ａ図は、接合が入射光に露出された時の、空乏領域の輻における劇的な変化 を示すものである。入射光子のエネルギがバンドギャップ電圧のエネルギより大 きい時、電子−ホール対が生成される有限の確率があり、そして順方向電圧が接 合間に現れる。

全体的に番号２００で示されている、第２ａ図に示す半導体素子は、丁度光に延 べたように、Ｐ−型材料（２０１）とＮ−型材料（２０２）との間の境界にＰ／ Ｎ接合を有している。この接合を入射光（２０５）に露出すると、遷移領域２０ ３の輻Ｗが、平衡における４Ｉｉ　（第１ａ図）と比較した時、著しく小さくな り、そして解放回路電圧Ｖｏｅが素子の接触端子（２０４）に現れる。

もちろん、遷移領域間の静電電位は、平衡値と比較すると、第２ｂ［ｉＵに示す ようにＶ　６　Ｃに等しい量だけ減少している。この静電電位の減少は、素子を 伝導により近付けるものである。

この事実は第２ｃ図のエネルギバンド図によっても示されている。照明された接 合を横切るフェルミレベルの差は、ｑＶ。。であり、接合が適当な周波数の光で 照明された時、電荷キャリア遷移領域の横断がより簡単に行われることを意味す る。

当然、平衡接触電位■。は接合間に現れ得る最大順方向電圧であるので、ｖｏゎ の値がこれを越えることはない。

光エネルギを加えることによる遷移領域幅の変化の１つの結果は、素子間の容量 における観測可能な変化となる。電荷キャリアは遷移領域の限界に集まる傾向が あるので、遷移領域の幅が板の隔たりに対応する従来の平行板コンデンサを用い て、Ｐ／Ｎ接合を類推的に説明することができる。平行板コンデンサの容量が板 間距離に反比例するのと丁度同じように、Ｐ／Ｎ接合間の容量も遷移領域の輻に 反比例する。

この光子誘導可変容量効果（ＰＳＶＣＥ：ＰｈｏｔｏｎＳｔｉｍｕｌａｔｅｄ　 Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　Ｅｆｆｅｃｔ）の従来の応用は、 限られた範囲の動作電圧に制約されていた。第３ａ図は、Ｐ／Ｎ接合に対する典 型的なＶ−Ｉ　（電圧−電流）特性である。図に示すように、従来のＰＳＶＣＥ 領域は、接合平衡に近いそれら動作点に制限されている。

先に論じたように、適当な周波数の入射光が遷移領域をより狭くさせ、結果的に 容量が増加することになる。しかし、順方向電圧があまりに多く増加すると（図 に示すようにガリウム砒素で製造されたＰＳＶＣＥ素子に対して約１．５ボルト 以上）、接合が通電し始め、そして容量効果が無駄になる。

全ての応用において、接合の容量性特性が有用となるためには、ｖｏ。がｖｏ（ 接合の接触電位）以下の値を有するようにＶ　ｏ　ｃを維持しなくてはならない 。この正の接合電圧軸に沿った動作点のシフトが、光子照明の増加による動作点 シフトの方向として、第３ａ図に示されている。

逆バイアス状態に向かう動作点のシフトは、結果として遷移領域幅の増加をもた らし、これに対応して接合間の容量が減少する。この負の接合電圧軸に沿った動 作点シフトは、図において、入射ＲＦ電圧（自己整流バイアス）の増加による動 作点シフトの方向として、示されている。従来のｐｓｖｃＥ素子の動作領域は次 のように定義される。ＰＳＶＣＥ素子の従来の応用は、関連するＲＦ発振回路か らの入射ＲＦ電圧のピーク間振幅がｑＶｏ（接合の所与の入射光子照明の範囲に 対する、接合を形成する半導体材料の伝導帯エネルギレベルの差）より大幅に小 さい、動作等Ｍ（ｃｌａｓｓ　ｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を必要とする。これは 、入射ＲＦ電圧が接合バンドギャップ電圧に関して小さい、自己バイアス（従来 の）動作の小信号等級である。この動作等級では、ＰＳＶＣＥ素子は、それ自身 の動作点（自己バイアスされた）を、光子照明されたＰ／Ｎ接合の静電電位の関 数として、定義する。この動作等級に対する動作点を示すとすれば、第３ｂ図の ようになろう。光子照明値の範囲は、光信号波形３゜１および３０２によって示 されるように、瞬間電圧がスレシホルド電圧に決して近付かないように維持され る。例示の目的で正弦波形を示しているが、信号波形はいかなる任意の形状をも 有することができることに注意されたい。

典型的には、光学伝送システムにおけるＡＭ変調を参照して先に論じたように、 信号情報は、ＰＳＶＣＥ素子の接合が決して暗くならないように、光波キャリア に変調されている。

これは、光照明源によって、接合を「電荷捕獲」に保持するものである。光源は 電荷解放の度合を変動させるが、いずれも接合の伝導を起こすのに十分な強度の ものではない。

この自己バイアス動作の等級を拡張するには、十分な強度の連動するＲＦ発振回 路からの入射ＲＦ電圧を、ＰＳＶＣＥ素子接合の伝導スレシホルドに近付け、入 射ＲＦ電圧の自己整流の関数として、接合容量において電荷の解放および蓄積が 結果的に得られるようにする必要がある。この動作モードでは、自己バイアスＰ ＳＶＣＥ素子は、拡張した動作領域を確保することによって、それ自体の有用な 動作領域を拡張する方向に向かう。この動作領域の拡張は、一方では、入射ＲＦ の自己整流から結果的に生じる相対する電圧間の平衡点によって生成される電圧 の影響の下での、Ｐ／Ｎ接合の真性接触電位のシフトされた位置（ｌｏｃｕｓ） の、そして他方では、光子電荷の解放の結果である。入射ＲＦ電圧がより大きけ れば、より大きな置火光照明を得ることになる。

ＰＳＶＣＥ素子の有用な容量効果は、Ｐ／Ｎ接合の伝導が大きく生じた時はいつ でも、存在しなくなる。したがって、この動作領域は、自己バイアスＰＳＶＣＥ 素子の有用な動作限度近くにある。この領域では、ＰＳＶＣＥ素子の変換感度は 減少し、そして大幅なＲＦ自己整流または光電流が結果として生じた点で、動作 限度が起こる。

ＰＳＶＣＥ素子のＰ／Ｎ接合の伝導スレシホルドに近付く強度の、大きな入射Ｒ Ｆ電圧が印加される、自己バイアス（従来の）動作の大信号等級として記載され てきたものは、拡張された動作領域を生成する。この動作等級に対する動作点を 、第３ｃ図に示しており、そこには光層明信号３０３および３０４が描き込まれ ている。

ＰＳＶＣＥ素子の第２の動作等級は、外部から印加された逆バイアスの応用を伴 うものである。このバイアスは、典型的に、高インピーダンス、ＲＦ切断電流源 （ＲＦ　ｄｅｃ。

ｕｐｌｅｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　５ｏｕｒｃｅ）から得られる。

逆バイアス静電電荷は、暗接合点がＰ／Ｎ接合のＶ−Ｉ特性に関して、より大き な負電圧において生じるように、ＰＳｖＣＥ素子の動作点を変更するものである 。ＰＳＶＣＥ素子をこの動作で動作させるのは、ＲＦ自己整流を回避しつつより 大きな強度の入射ＲＦ電圧を得る便宜を図る、光電流の発生を回避しつつより大 きな強度の入射ＲＦ電圧を得る便宜を図る、或はＰＳＶＣＥ素子の接合容量の見 かけ上の強度（ｎ。

ｍ１ｎａｌ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を減少させるためである。

当然、外部バイアス電流を供給する電流源の解放回路電圧は、ＰＳＶＣＥ素子の Ｐ／Ｎ接合の逆電圧ブレークダウン限度以下に選択しなければならない。外部バ イアス動作等級では、ＰＳＶＣＥ素子の変換感度が減少する。この動作等級に対 する動作点を、第３ｄ図に示すが、この動作モードに対する相対振幅を示すため に、光層明信号３０５，３０６．および３０７を加えである。動作モードの先の 議論から明白なように、動作点が平衡近くに保持されている時（従来の小信号自 己バイアス動作等級）、ＰＳＶＣＥ素子を最も有利に利用することができる。

第４図は、ＡＭ変調光エネルギをＦＭ変ｐＩＲＦに変換するのに有用なネットワ ーク（番号４００で全体的に示されている）のブロック図である。直接ＦＭ変調 は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いることによって、最も多く行われており、 この場合、操舵電圧（ｓｔｅｅｒｉｎｇ　ｖｏｌｔａｇｅ）を、周波数決定素子 として動作するＶＣｏの入力内の電圧可変コンデンサ（バラクタ−）に印加する 。操舵電圧を変化させると、バラクタ−容量を変化させることになり、ｖＣＯ出 力における周波数が変化する結果となる。

第４図では、ＰＳＶＣＥ素子（４０４）！ｌ’、ＶＣＯ（’４０３）の入力にお いて周波数決定素子として用いられており、こ（’）ＰＳＶＣＥ素子（４０４） はＤＣ（直流）プｏ７クコンデンサ（４０６）によって、ｖＣＯ入力から分離さ れている。

光フアイバケーブル（４０１）を介して供給されたＡＭ変調光（４０２）が、Ｐ ＳＶＣＥ素子に向けられている。光（４０２）の強度変化が、ＰＳＶＣＥ　（４ ０４）内の遷移領域幅を変調し、これがＰＳＶＣＥ　（４０４）の容量を変化さ せる原因となる。これは、ｖＣＯ出力（４０５）において所望の周波数置１１Ｒ Ｆ信号を生成するものである。

第５ａ図は、全体的に番号５００で示されたＰＳＶＣＥ受容体パッケージの図で ある。ＰＳＶＣＥ素子（５０４）は、素子領域の一方（Ｐ−型またはＮ−型材料 のいずれか）に接触を与える導電性基板（５０５）に実装されている。導体（５ ０７）がこの板に取り付けられ、そしてパッケージの外側に延長している。残り の領域との接触は、第２の導体（５０６）の直接取付によって、実施されている 。キャップ（５０１）を基板（５０５）上に配置シテ、ＰＳＶＣＥ素子（５０４ ）を完全に包囲すると共に、不用な光を排除している。

キャップ（５０１）にはレンズ（５０２）が備えられており、入射光子（５０３ ）が素子に到達できるようにしである。

ＰＳＶＣＥ受容体素子光ファイバパッケージを第５ｂ図に示す。ＰＳＶＣＥ受容 体素子は、極性キーイング（ｋｅｙｉｎｇ）の目的のための平坦側面（５０４） を含む置体（５０３）内に実装されている。光ファイバ（５０１）は、光ファイ バ（５０１）を決った位置に固定しかつ置体（５０３）への不用な光の侵入を防 止する役を果たす光フアイバ保持用ナツト　（５０２）を介して、置体に入って いる。大きな接触ビン（５０５）と小さな接触ビン（５０６）とを利用して、Ｐ ＳＶＣＥ素子との電気的接触を行うと共に、適当な極性を確保するのを補助して いる。第５ｃｍはＰＳＶＣＥ受容器素子に対する概略シンボルを示すものである 。

これまでの議論は、１つの応用（ＡＭ変調光からＦＭ変調ＲＦへの直接フォーマ ット変換）において、Ｐ　Ｓ　ＶＣＥ素子の一種（ガリウム砒素受容体）を定義 するものである。ガリウム砒素に言及したが、いずれのふされしい半導体材料で も、ＰＳＶＣＥ素子を製造するために利用することができる。ガリウム砒素のダ イオードは比較的高いＱ（性質係数）を呈するごとが当該技術ではよく知られて いるが、シリコンで製造されたダイオードは、ＲＦの応用において、より低いノ イズおよびよりよい熱安定性を表す。

ＰＳＶＣＥ素子は、光学的に透明な基板のような、進歩した半導体技術を利用し て製造することもできる。従来の不透明な基板上の感光半導体素子は、入射光照 明を受けるために広い接合表面積を必要とする。光学的に透明な基板を用いて製 造した素子は、より狭い表面積の埋め込み接合を用いることができる。接合面積 の減少は、接合容量がより少ないこと、そして接合内に蓄積された電荷が少ない ことを意味するので、光学的に透明な基板技術を用いて、変換感度がより高く、 そしてダイナミック周波数応答がより大きな素子を構成することができる。

多数のＰ／Ｎ接合を用いて構成したＰＳＶＣＥ素子は、典型的に電気的に直列に 接続されており、より大きな光感度、変換感度、より低い値の全体容量（直列接 合による）、およびより高い伝導スレシホルド電圧を示す。もちろん、多数のＰ ／Ｎ接合を、電気的に並列に接続してもよい。この並列接続を行えば、別個の光 源を別個の並列接続された接合に適用゛し、光入力の線型結合を結果的に得る、 線型光学結合のような応用が可能となるであろう。線型光学スプリッタの設計は 、光信号を同時に２つ以上のＰＳＶＣＥ素子に衝突させ、各ＰＳＶＣＥ素子を関 連する回路に接続することによって、達成することができる。

レーザダイオードのような発光体を調整してより高い効率および周波数選択特性 を得ることは、当該技術ではよく知られている。このように、レーザダイオード 発光体および／または受容体の形状のＰＳＶＣＥ素子を製造して、これらの特性 全てを利用することができる。

共通パッケージ内に収容された一対の発光体／受容体を備えたＰＳＶＣＥ素子は 、極性には無関係なＰＳＶＣＥ断路器をもたらす。０５ＶＣＥ断路器パツケージ を第６ａ図に示し、素子の機能を示す概略シンボルを第６ｂ図に示す。発光器お よび光受容器のいずれかまたは両方を、多数のＰ／Ｎ接合またはセルで構成する こともできる。

トランジスタのような半導体素子を、自己増幅ＰＳＶＣＥ素子として実施するこ とができる。フォトトランジスタのベース／エミッタ接合において解放された電 荷キャリアは、この素子のコレクタ／エミッタコンダクタンスを変調し、コレク タ／ベース容量に対応する変化を起こさせ、これを有利に使用することができる 。

先に論じたＡＭからＦＭへの変換の例の他に、ＰＳＶＣＥ素子は、断路器、電子 フィルタの調整、通信システムにおける自動周波数網状結合（ｎｅｔｔｉｎｇ） 、およびフィードバックループにおいても、用途を有するものである。

１己ｌマイアス１乍−−ド覧；壽い７九信号電縫缶ｆあし１鷹合Ｒｇ、３ｄ ５ｍ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．半導体素子であって： 少なくとも１つのＰ／Ｎ接合と、接合動作点が実質的に平衡にある時所定の幅を 有する、関連する空乏領域；入射光子を受信するように構成されかつ配置された 前記接合； から成り、前記入射光子は前記空乏領域の幅を変調して、光子誘導可変容量効果 を生成する一方、動作点を実質的に平衡付近に維持することを特徴とする半導体 素子。
2. ２．請求項１記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は、 ガリウム砒素で製造されていることを特徴とする半導体素子。
3. ３．請求項１記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合はシ リコンで製造されていることを特徴とする半導体素子。
4. ４．請求項１記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は、 多数の直列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特徴とする半導体素子。
5. ５．請求項１記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は、 多数の並列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特徴とする半導体素子。
6. ６．請求項１記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は、 光学的に透明な基板内において、埋め込み接合として構成されていることを特徴 とする半導体素子。
7. ７．半導体素子であって： 少なくとも１つのＰ／Ｎ接合と、接合動作点が入射ＲＦ電圧の自己整流によって 生成される電圧によって決定される時、所定の幅を有する、関連する空乏領域； 入射光子を受信するように構成されかつ配置された前記接合； から成り、前記入射光子は前記空乏領域の幅を変調して、光子誘導可変容量効果 を生成する一方、入射ＲＦ電圧の自己整流によって生成される電圧に実質的に等 しい量だけ、Ｐ／Ｎ接合の平衡に関して、動作点をずらしたことを特徴とする半 導体素子。
8. ８．請求項７記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は、 ガリウム砒素で製造されていることを特徴とする半導体素子。
9. ９．請求項７記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合はシ リコンで製造されていることを特徴とする半導体素子。
10. １０．請求項７記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は 、多数の直列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特電とする半導体素子。
11. １１．請求項７記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は 、多数の並列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特徴とする半導体素子。
12. １２．請求項７記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合は 、光学的に透明な基板内において、埋め込み接合として構成されていることを特 徴とする半導体素子。
13. １３．半導体素子であって： 少なくとも１つのＰ／Ｎ接合と、外部印加高インピーダンス電流源の解放回路電 圧によって接合動作点が決定される時、所定の幅を有する、関連する空乏領域； 入射光子を受信するように構成されかつ配置された前記接合； から成り、前記入射光子は前記空乏領域の幅を変調して、光子誘導可変容量効果 を生成する一方、外部印加高インピーダンス電流源の解放回路電圧に実質的に等 しい量だけ、Ｐ／Ｎ接合の平衡に関して、動作点をずらしたことを特徴とする半 導体素子。
14. １４．請求項１３記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合 は、ガリウム砒素で製造されていることを特徴とする半導体素子。
15. １５．請求項１３記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合 はシリコンで製造されていることを特徴とする半導体素子。
16. １６．請求項１３記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合 は、多数の直列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特徴とする半導体素子。
17. １７．請求項１３記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合 は、多数の並列接続されたＰ／Ｎ接合を含むことを特徴とする半導体素子。
18. １８．請求項１３記載の半導体素子において、前記少なくとも１つのＰ／Ｎ接合 は、光学的に透明な基板内において、埋め込み接合として構成されていることを 特徴とする半導体素子。
19. １９．変調フォーマット変換装置であって：入力および出力ポートを有する電圧 制御発振器（ＶＣＯ）；前記ＶＣＯの入力ポートに結合された光子誘導可変容量 効果（ＰＳＶＣＥ）素子； 前記ＰＳＶＣＥ素子に向けられる振幅変調光源；から成り、前記振幅変調光によ って前記ＰＳＶＣＥ素子内に誘導された容量変化は、結果的に前記ＶＣＯの出力 ポートにおいて、関連する周波数変化を生じることを特徴とする半導体素子。
20. ２０．半導体素子であって： 単一パッケージ内の第１お上び第２のＰＳＶＣＥ素子から成り； 前記第１のＰＳＶＣＥ素子に結合された第１の外部回路および前記第２のＰＳＶ ＣＥ素子に結合された第２の外部回路が、互いに電気的に絶縁されていることを 特徴とする半導体素子。